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褪黑素調控茶樹抗逆性和品質代謝研究取得重要進展
作者:李夢菡      來源:種植中心     發布日期:2020-09-19     點擊:      【字號:    

  近日,我所茶樹生態栽培創新團隊在利用外源褪黑素提高茶樹對砷脅迫的耐受性機制方面取得重要突破。相關研究結果以“Melatonin-mediated regulation of anthocyanin biosynthesis and antioxidant defense confer tolerance to arsenic stress in Camellia sinensis L”為題發表在國際著名環境科學類期刊《Journal of Hazardous Materials》(IF=9.038)上。

  砷是一種廣泛存在于自然界的微量元素,有劇毒并且有致癌作用,能夠通過植物積累進入動物和人的體內,從而威脅人體健康。在本研究中,研究人員發現過量的砷會顯著降低茶樹葉片光合系統II的最大光化學效率,增加活性氧的積累和脂質過氧化程度,從而誘發茶樹葉片中劇烈的氧化應激反應。而通過外源施用褪黑素,能夠選擇性地提高茶樹葉片中花青素生物合成相關基因的表達,促進葉片中花青素積累,從而減輕了砷脅迫對茶樹葉片光系統的影響。同時,通過比較花青素基礎水平具有顯著差異的兩個茶樹品種(龍井43和紫鵑)對砷脅迫的耐受性發現,花青素含量高的茶樹品種紫娟具有比龍井43更強的砷脅迫耐受性。此外,外源施用花青素也能增強龍井43對砷脅迫的耐受性。上述結果表明,褪黑素可能是通過調控花青素合成代謝提高了茶樹對砷脅迫的耐受性。這項研究為茶樹砷脅迫應對和保障茶葉質量安全提供了新的思路,具有重要的研究意義。

  在前期的研究工作中,研究人員已發現外源褪黑素能夠通過調節茶樹葉片中的氧化還原平衡增強茶樹對低溫脅迫的耐受性(Molecules,2018),相關成果入選了ESI學科Chemistry方向高被引論文和中國農業科學院學科規范化引文影響力Top10論文。近期的研究還發現,外源褪黑素促進了茶樹的光合作用和生物量的提高,并且通過調節茶葉中多酚類物質、氨基酸和咖啡因的生物合成,降低了亞高溫條件下茶樹葉片的酚氨比,從而改善了亞高溫環境下茶樹葉片的品質(Journal of Plant Physiology,2020)。

  上述研究成果,為利用褪黑素開發新型植物生長調節劑調控茶樹抗逆性和品質代謝提供了理論依據,具有重要的應用價值。相關研究得到了國家重點研發計劃、中國農業科學院科技創新工程和國家自然科學基金項目的支持。

原文鏈接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420319117

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0176161720301632

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